NÁVRH OHÝBACÍHO NÁSTROJE PRO TENKOSTĚNNÉ TRUBKY Z MĚDI

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFACTORING TECHNOLOGY

NÁVRH OHÝBACÍHO NÁSTROJE PRO TENKOSTĚNNÉ TRUBKY Z MĚDI DESIGN OF BENDING TOOL FOR THIN-WALLED COPPER TUBES

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR´S THESIS

AUTOR PRÁCE

Bc. HANA AXMANOVÁ

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO 2011

doc. Ing. MILAN DVOŘÁK, CSc.

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav strojírenské technologie Akademický rok: 2010/2011

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE student(ka): Bc. Hana Axmanová který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Strojírenská technologie (2303R002) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: Návrh ohýbacího nástroje pro tenkostěnné trubky z mědi v anglickém jazyce: Design of bending tool for thin-waled copper tubes Stručná charakteristika problematiky úkolu: Návrh technologie ohýbání tenkostěnné trubky z mědi s různě dlouhými rameny poloviny tzv. U-ohybu v navrženém ohýbacím nástroji /přípravku/. Tloušťka stěny trubky je limitována max. 0,4 mm a vnější průměr do 10mm. Cíle bakalářské práce: Návrh technologického postupu pro ohyb zadané trubky do tvaru poloviny tzv. U-ohybu s různě dlouhými rameny a návrh ohýbacího nástroje / přípravku/.

Seznam odborné literatury: 1.BAČA, Jozef; BÍLIK, Jozef; TITTEL, Viktor. Technológia tvárnenia. 1.vyd. Bratislava : STU, 2010. 245 s. ISBN 978-80-227-3242-0. 2. BOLJANOVIC, Vukota. Sheet Metal Forming Processes and Die Design. 1.st. ed. New York: Industrial Press. 2004. 219p. ISBN 0-8311-3182-9. 3.FOREJT,Milan; PÍŠKA, Miroslav. Teorie obrábění, tváření a nástroje. 1. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM s.r.o., 2006. 225 s. ISBN 80-214-2374-9.

Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Milan Dvořák, CSc. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2010/2011. V Brně, dne 26.10.2010 L.S.

_______________________________ prof. Ing. Miroslav Píška, CSc. Ředitel ústavu

_______________________________ prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty

ABSTRAKT AXMANOVÁ Hana: Návrh ohýbacího nástroje pro tenkostěnné trubky z mědi Projekt vypracovaný v rámci bakalářského studia oboru B-STG předkládá návrh ohýbacího přípravku pro tenkostěnné trubky z mědi. Byly navrženy dva přípravky pro ohýbání protlačováním do dělené ohýbací zápustky s vnitřním poloměrem ohybu R1 = 13 mm a R2 = 45,2 mm a byly provedeny experimenty. Trubky byly ohnuty bez a s použitím výplně za pomocí ručního hydraulického lisu WPP15. Klíčová slova: tváření, ohýbání, tenkostěnná trubka, ohýbací přípravek

ABSTRACT AXMANOVÁ Hana: Design of bending tool for thin-walled copper tubes The project elaborated in frame of bachelor studies branch B-STG is submitting design of the bending tool for the thin-walled copper tubes. There where designed two bending tools with inner bending radius R1 = 13 mm and R2 = 45,2 mm and the bending is implemented by broach into the bending die. There were conducted some bending experiments. The tubes were bended without and with filling by a hand hydraulic press WPP15. Keywords: forming, bending, thin-walled tube, bending tool

BIBLIOGRAFICKÁ CITACE AXMANOVÁ Hana: Návrh ohýbacího nástroje pro tenkostěnné trubky z mědi. Brno, 2011. 39 s., CD. FSI VUT v Brně, Ústav strojírenské technologie, Odbor technologie tváření kovů a plastů. Vedoucí práce doc. Ing. Milan Dvořák, CSc. Dostupný z WWW: <ust.fme.vutbr.cz/tvareni/publikace>.

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Tímto prohlašuji, že předkládanou bakalářskou práci jsem vypracovala samostatně, s využitím uvedené literatury a podkladů, na základě konzultací a pod vedením vedoucího bakalářské práce.

V Boskovicích dne 15.5.2011

……..………………………… podpis

PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěla poděkovat vedoucímu bakalářské práce doc. Ing. Milanu Dvořákovi, CSc. za odborné vedení, cenné připomínky a rady týkající se zpracování této práce. Za výrobu testovacích přípravků a za finanční podporu bych chtěla poděkovat firmě ARTECO, s.r.o. Boskovice.

OBSAH Zadání Abstrakt Bibliografická citace Čestné prohlášení Poděkování Obsah 1. ÚVOD………………………………………………………………………………….. 11 2. VÝROBA TRUBEK………………………………………………………………….. 12 2.1 Bezešvé trubky……………………………………………………………………... 12 2.2 Svařované trubky…………………………………………………………………... 12 3. TEORIE OHÝBÁNÍ………………………………………………………………….. 13 3.1 Průběh pružných a plastických deformací při ohýbání…………………………….. 13 3.2 Neutrální plocha……………………………………………………………………. 14 3.3 Stanovení délky polotovaru………………………………………………………... 15 3.4 Poloměry ohybu……………………………………………………………………. 15 3.4.1 Minimální poloměr ohybu…………………………………………………… 16 3.4.2 Maximální poloměr ohybu…………………………………………………… 16 3.5 Odpružení…………………………………………………………………………... 17 3.6 Vady při ohýbání trubek…………………………………………………………… 18 3.6.1 Ztenčení stěny trubky………………………………………………………… 19 3.6.2 Zploštění kruhového průřezu trubky…………………………………………. 19 3.6.3 Zvlnění stěny trubky…………………………………………………………. 19 3.7 Druhy výplní při ohýbání trubek……………………………………………………20 3.8 Ohýbací síly………………………………………………………………………... 21 4. VYBRANÉ ZPŮSOBY OHÝBÁNÍ TRUBEK……………………………………… 22 4.1 Ohýbání navíjením s opěrným trnem………………………………………………. 22 4.2 Ohýbání navíjením bez trnu………………………………………………………... 23 4.3 Ohýbání lokální silou………………………………………………………………. 23 4.4 Ohýbání zakružováním…………………………………………………………….. 24 4.5 Kombinovaný ohyb s osovou tlakovou silou………………………………………. 24 4.6 Ohýbání protlačováním za studena………………………………………………… 25 4.7 Ohýbání trubek plněných pískem………………………………………………….. 25 5. SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÍ………………………………………………………… 26 5.1 Použité materiály pro výrobu navržených laboratorních přípravků……………….. 26 5.2 Parametry ohybu…………………………………………………………………… 27 6. NÁVRH OHÝBACÍHO PŘÍPRAVKU …………………………………………….. 28 6.1 Přípravek pro ohýbání trubek s poloměrem ohybu R1 = 13 mm…………………... 28 6.2 Přípravek pro ohýbání trubek s poloměrem ohybu R2 = 45,2 mm………………… 30

7. POPIS JEDNOTLIVÝCH ZPŮSOBŮ OHÝBÁNÍ TRUBKY…………………….. 32 7.1 Výběr stroje………………………………………………………………………… 32 7.2 Výběr maziva………………………………………………………………………. 33 7.3 Výběr materiálu ohýbané trubky…………………………………………………... 33 7.4 Použité způsoby ohýbání při experimentech………………………………………. 34 7.4.1 Ohýbání bez použití výplně………………………………………………….. 34 7.4.2 Ohýbání s vloženou pružinou………………………………………………... 34 7.4.3 Ohýbání s vloženou trojhrannou tyčí………………………………………… 35 7.4.4 Ohýbání trubky vylité roztaveným kovem…………………………………... 36 7.5 Použitá síla při ohýbání……………………………………………………………. 36 7.6 Průběh tvrdosti na povrchu měděné trubky………………………………………... 37 8. ZÁVĚR………………………………………………………………………………... 39 Seznam pouţitých symbolů Seznam pouţitých zdrojů Seznam příloh

1. ÚVOD Ohýbání trubek patří v dnešní době k nezanedbatelným technologickým procesům. Svým charakterem patří ohýbání do tvářecí technologie a čím dál častěji nahrazuje méně efektivní a mnohem dražší proces svařování. Trubka jako konstrukční materiál je především výhodná tam, kde je namáhána krutem, protože oproti jiným válcovaným profilům má při stejné hmotnosti největší průřezový modul v krutu. Trubka je i vhodná při namáhání ohybem nebo vzpěrem. Vzhledem k tomu, že trubkové konstrukce jsou lehké, vzrůstá jejich uplatnění téměř ve všech průmyslových odvětvích. Trubky se používají jako konstrukční materiál a pro výrobu potrubí. Největší uplatnění nachází ohýbání trubek v automobilovém, energetickém, chemickém a potravinářském průmyslu. K ohýbání trubek se používají různé nástroje, které svým tvarem a rozměrem musí být přizpůsobeny rozměru ohýbané trubky. Během doby bylo vyvinuto několik způsobů ohýbání. Mezi často používané technologie ohýbání trubek patří hlavně ohýbání pomocí tvarového segmentu, ale také zakružování nebo protlačování. Cílem bakalářské práce je ověření dosud opomíjené metody, protlačování trubky v děleném přípravku, navržené k ohýbání tenkostěnných trubek. Ohyb měděné trubky byl realizován různými přístupy, které jsou dále v bakalářské práci rozebrány.

Obr. 1.1 Transparentní 3D model ohýbacího přípravku - 11 -

2. VÝROBA TRUBEK Nejčastějším materiálem používaným pro výrobu trubek je ocel, protože splňuje většinu požadavků, které jsou na trubky kladeny a je při svých výborných vlastnostech poměrně levná. V bakalářské práci je řešeno ohýbání tenkostěnné měděné trubky o vnějším průměru 9,60 mm a tloušťce stěny 0,28 mm. Podle základních způsobů výroby rozeznáváme trubky bezešvé a svařované. [1] 2.1 Bezešvé trubky Bezešvé trubky se vyrábí válcováním, výtlačným lisováním nebo redukováním, s vnějším průměrem od 20 do 660 mm. Výroba válcováním se provádí ve dvou fázích, kdy nejprve probíhá výroba tlustostěnného dutého předvalku z plného vsázkového materiálu a následně se provádí vyválcování na trubku požadovaných rozměrů. U výtlačného lisování se hotová trubka vyrobí jednou technologickou operací. [2]

Obr. 2.1 Schéma děrování kosým válcováním [2] 2.2 Svařované trubky Svařované trubky o průměrech od 12 do 1800 mm se vyrábí z ocelových pásů válcovaných za tepla nebo za studena a z plechů tavným nebo tlakovým elektrickým svařováním a svařováním v plynových pecích. [2]

Obr. 2.2 Schéma nástroje pro výrobu trubek [3] - 12 -

3. TEORIE OHÝBÁNÍ Ohýbání je trvalé deformování materiálu, kterým se dosahuje požadované změny tvaru bez podstatné změny průřezu a aniž by došlo k porušení souvislosti kovu. Z toho důvodu se ohýbání řadí do plošného tváření. Při ohýbání dochází k pružně-plastické deformaci. 3.1 Průběh pruţných a plastických deformací při ohýbání Působí-li na trubku ohybový moment, dochází nejdříve k pružné deformaci. Krajní vlákna na vnějším poloměru R jsou namáhána maximálním tahovým napětím +б a krajní vlákna na vnitřním poloměru Ro jsou namáhána maximálním tlakovým napětím – б. Směrem k neutrální ose obě napětí postupně klesají a na neutrální ose se rovnají nule. [4] Při dalším ohýbání dojde k překročení meze kluzu a dosáhne se plastické deformace a materiál se na vnější straně ohybu protahuje a na vnitřní straně se pěchuje. Původní neutrální osa se posouvá směrem ke stlačovaným vláknům. [4]

Obr. 3.1 Průběh momentu a napětí v jednotlivých místech ohýbané trubky [1] ∆x Ro R

- velikost posunutí neutrální plochy (NP) od původní geometrické osy (GO) - vnitřní poloměr ohybu - vnější poloměr ohybu ρ - poloměr neutrální plochy (NP) 1a, 1b - oblast pružné deformace kolem NP 2a, 2b - oblast plastické deformace - 13 -

V místě ohybu vykazuje ohýbaný materiál tři pásma [5]  pásmo pružných deformací kolem neutrální osy,  vnější pásmo trvalého prodloužení,  vnitřní pásmo trvalého napěchování 3.2 Neutrální plocha V místě, kde se mění tahové napětí v napětí tlakové je vrstva, která je bez napětí a též bez deformace. Tato neutrální plocha je důležitá pro zjištění délky výchozího polotovaru ohýbané součásti. [6] Ohýbání s velkými poloměry zaoblení, kde Ro/t ≥ 12 se předpokládá, že neutrální plocha je uprostřed tloušťky t a její polohu lze vypočítat dle Dvořáka:

  Ro  kde:

ρ Ro t

t 2

[mm]

poloměr neutrální plochy poloměr ohybu tloušťka ohýbaného materiálu

(3.1)

[mm] [mm] [mm]

Ohýbání s malým poloměrem zaoblení, kdy Ro/t < 6 se poloměr určí s přihlédnutím na deformaci průřezu:  

kde:

ρ Ro t zz zr b t1, b1

t 2

  R o    zz  zr

[mm]

poloměr neutrální plochy poloměr ohybu tloušťka ohýbaného materiálu součinitel ztenčení z z  t 1 / t součinitel rozšíření z r  b1 / b šířka ohýbaného materiálu tloušťka a šířka materiálu po ohnutí

[mm] [mm] [mm] [-] [-] [mm] [mm]

(3.2)

Ohýbání širokých pásů plechu, kdy b > 3·t se poloměr neutrální plochy vypočítá pomocí součinitele x, který vyjadřuje posunutí neutrální plochy:

kde:

ρ Ro x t

  Ro  x  t

[mm]

poloměr neutrální plochy poloměr ohybu součinitel posunutí neutrální plochy tloušťka ohýbaného materiálu

[mm] [mm] [-] [mm]

- 14 -

(3.3)

Ro/t

0,1

0,25

0,5

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

8,0

10,0

15,0

20,0

x

0,32

0,35

0,38

0,42

0,455

0,47

0,475

0,478

0,48

0,424

0,486

0,492

0,498

Tab. 3.1 hodnoty součinitele x [4] 3.3 Stanovení délky polotovaru Délka polotovaru pro ohýbanou součást je rovna součtu délek přímých úseků a délek oblouků (neutrální plochy) v místě ohybu. Pro výpočet délky oblouku ohýbaného materiálu se používá vztah dle literatury [6]: l

kde:

l π φ Ro x t

  180

 R o  x  t 

[mm]

délka oblouku neutrální plochy Ludolfovo číslo úhel ohnutého úseku poloměr ohybu součinitel posunutí neutrální plochy tloušťka ohýbaného materiálu

(3.4)

[mm] [-] [°] [mm] [-] [-]

Celková délka rozvinutého polotovaru se potom vypočítá:

L  l  a

 l  l  l  l  .....l  a  a  a  a  .....a 1

2

1

3

2

n

3

n

[mm]

(3.5)

[mm]

(3.6)

[mm]

(3.7)

Obr. 3.2 Stanovení délky polotovaru [9] 3.4 Poloměry ohybu Na volbu poloměru ohybu trubky mohou mít vliv různé požadavky. Z hlediska proudění by bylo vhodné volit poloměr ohybu co největší a i z hlediska výroby je dosažení většího poloměru ohybu snazší. Požadavky na výrobek však většinou nutí konstruktéra volit poloměr ohybu co nejmenší. [1] - 15 -

3.4.1 Minimální poloměr ohybu Minimální poloměr ohybu Rmin je poloměr, při jehož překročení by na vnější tahové straně ohybu došlo k porušení materiálu v krajních vláknech. Závisí především na plastičnosti materiálu, anizotropii, tloušťce stěny, kvalitě povrchu materiálu a na zvolené technologii ohýbání. [6]

Materiál

Minimální poloměr ohybu [mm]

měkká ocel Rmin = (0,4÷0,8) · t středně tvrdá ocel Rmin = 1,5 · t měkká měď Rmin = 0,25 · t hliník Rmin = 0,35 · t dural Rmin = (3÷6) · t Tab. 3.2 Orientační hodnoty minimálního poloměru ohybu [7], [8]

R min  kde:

Rmin t

εc c

 t  1    1  c  t 2  c 

[mm]

minimální poloměr ohybu tloušťka ohýbaného materiálu mezní prodloužení koeficient

(3.8)

[mm] [mm] [mm] [-]

3.4.2 Maximální poloměr ohybu Maximální poloměr ohybu Rmax je poloměr při němž v krajních vláknech na tahové straně dojde k trvalé plastické deformaci. Podmínka je vyjádřena rovnicí dle literatury [6]:

 t  E    1 2  Re 

[mm]

maximální poloměr ohybu tloušťka ohýbaného materiálu modul pružnosti v tahu mez kluzu materiálu

[mm] [mm] [MPa] [MPa]

R max  kde:

Rmax t E Re

- 16 -

(3.9)

3.5 Odpruţení Při ohýbání trubek z pružných materiálů za studena nastává vždy po odlehčení zatížení odpružení o úhel odpružení β. Ohyb je pružně tvárnou deformací a jakmile na materiál přestane působit deformační síla, zruší se i pružná deformace a tím se mění úhel ohybu. [1]

Obr. 3.3 Schéma odpružení po ohybu [8] Velikost odpružení závisí na kvalitě materiálu, tloušťce materiálu, poloměru ohybu, úhlu ohybu a způsobu ohýbání, tj. V-ohyb nebo U-ohyb a na konstrukci ohýbadla. Orientačně lze určit velikost odpružení pomocí diagramů sestavených na základě praktických zkoušek nebo výpočtem. Ideální je provést praktickou zkoušku, díky níž se zjistí přesná hodnota úhlu odpružení. [7] Ohýbání do tvaru V: tg  0,375 

Lv R e  kt E



[°]

(3.10)

[°]

(3.11)

Ohýbání do tvaru U:

tg  0,75  kde:

Lm R e  kt E



Lv Lm

vzdálenost mezi opěrami ohybnice rameno ohybu L m  R p  R n  1,2  t

β

úhel odpružení modul pružnosti v tahu tloušťka ohýbaného materiálu součinitel určující polohu neutrální plochy v závislosti na poměru Ro/t (k = 0,5÷0,68) mez kluzu materiálu

E t k Re



- 17 -



[mm] [mm] [°] [MPa] [mm] [-] [MPa]

Obr. 3.4 Schéma nástroje ohýbání do V a do U [8] Ohýbání trubek: Autor Vítek uvádí vzorec pro výpočet odpružení trubky dle Mošnina [1] Ro 

1 n D Rr  2

kde:

Ro Rr D m,n

 m

D 2

[mm]

vnitřní poloměr trubky po odpružení vnitřní poloměr trubky před odpružením (dokud je trubka upnuta v přípravku) vnější průměr trubky součinitelé zahrnující mechanické vlastnosti materiálů ohýbané trubky, viz. Příloha 1

(3.12)

[mm] [mm] [mm] [-]

3.6 Vady při ohýbání trubek Kvalita provedeného ohybu je obecně závislá na metodě ohýbání, charakteristikách plastičnosti, pevnosti materiálu a na geometrických parametrech ohýbaného dílce. Nedodržení určitých podmínek užité metody a kritérií vlastního ohybu vede většinou ke vzniku defektů. Jak uvádí odborná literatura [9], z hlediska ztráty stability trubky je ohyb v praxi limitován:  

poměrnou tloušťkou stěny poměrným poloměrem ohybu

t/D Ro/D

Optimální hodnota poměru t/D > 0,1 a Ro/D > 3. Při užití trnu je možno dosáhnout přijatelné geometrie trubky s podmínkou t/D = 0,05 a Ro/D = 3. Nedodržením těchto parametrů může dojít k:   

ztenčení stěny trubky v oblasti vnějšího poloměru ohybu, případně vzniku trhlin zploštění kruhového průřezu trubky zvlnění stěny trubky v oblasti vnitřního poloměru ohybu

- 18 -

Obr. 3.5 Defekty při ohybu [9] 3.6.1 Ztenčení stěny trubky Ztenčení stěny trubky nastává v oblasti vnějšího poloměru ohybu, protože zde působí tahové napětí. Na vnitřním poloměru ohybu působí tlakové napětí, což se projevuje nárůstem tloušťky stěny. Při ohybu trubky na poloměr Ro se tloušťka stěny t zmenší na hodnotu to, což se vypočítá vztahem podle Vítka [1]: t Ro to  [mm] (3.13) 1 R o   D  t  2 kde:

to t Ro D

tloušťka stěny trubky po ohybu tloušťka stěny trubky před ohybem vnitřní poloměr ohybu vnější průměr trubky

[mm] [mm] [mm] [mm]

Skutečná tloušťka stěny bývá o 15 až 20% větší, než je vypočítaná hodnota to, protože se materiál přemisťuje v tečném směru a mění se tvar příčného řezu. Ohybem se ve většině případů trubka zploští, což má příznivý vliv na tloušťku stěny. [1] 3.6.2 Zploštění kruhového průřezu trubky Kruhový příčný řez trubky se při ohýbání mění na oválný. Největší vliv na změnu tvaru průřezu má poloměr ohybu Ro a tloušťka stěny trubky t. Pro výpočet zploštění trubky se podle Vítka používá koeficient ovality: Ko 

D max  D min  100% D

[%]

(3.14)

3.6.3 Zvlnění stěny trubky Zvlnění stěny trubky v oblasti vnitřního poloměru je projevem ztráty stability stěny trubky. Zvlnění se dá předejít použitím vyhlazovače nebo vhodné výplně. [1]

- 19 -

3.7 Druhy výplní při ohýbání trubek Vznik defektů lze do jisté míry potlačit použitím vhodných výplní, které stabilizují kruhový průřez a zabraňují nadměrnému zploštění nebo vzniku vln na vnitřním poloměru. Tuhá plnidla jsou vhodná pro ohyb krátkých trubek s větším průměrem. Výhodou je jejich snadná odstranitelnost výplachem horkou vodou (70 až 90°) a nevýhodou je křehkost plnidla. Patří sem např. kalafuna, dusičnan vápenatý, ledek draselný, technická močovina, lehce tavitelné slitiny na bázi kadmia, vizmutu, cín, hutnické měkké olovo. Tekutá plnidla v podobě hydraulické směsi jsou vhodná pro všechny průměry trubek, které se ohýbají ručně (oleje AMG-10). Výhodou je snadné odstranění kapaliny z trubky. Konce trubky jsou opatřeny šroubením. Tlak kapaliny bývá 25 až 40 MPa. Mechanické výplně se používají v podobě husté pružiny, silonových nebo kovových ohebných vložek, které mají tvar kulových segmentů. Nejčastěji se využívají různě tvarované trny.

Obr. 3.6 Různé druhy trnů [1] Sypká plnidla se využívají při ohýbání za tepla. Typickým představitelem je sklářský písek nebo ocelové broky. Nevýhodou je časově delší a složitější postup a vyšší kvalifikace pracovníků. Elastická plnidla nabízí kombinaci pružnosti a pevnosti. Patří sem např. polyuretanový eleastomer. [6]

- 20 -

3.8 Ohýbací síly Velikost ohýbací síly závisí na tvaru ohybu a na způsobu zatěžování. Ohýbání do tvaru U a V patří k dvěma základním způsobům ohýbání. Vzorce uvedené v této práci jsou převzaté z normy ČSN 227340: Ohýbání do tvaru V

Obr. 3.7 Schéma nástroje ohýbání do V [8]

Fov 

kde:

Fov c Rm b t Lv

c Rm  b  t2 Lv

[N]

ohýbací síla pro V-ohyb součinitel podle diagramu na obr. 3.8 mez pevnosti materiálu šířka ohýbaného materiálu tloušťka ohýbaného materiálu vzdálenost mezi opěrami ohybnice

[N] [-] [MPa] [mm] [mm] [mm]

Obr. 3.8 Diagram na určení součinitele c [9] - 21 -

(3.15)

Ohýbání do tvaru U

Obr. 3.9 Schéma nástroje ohýbání do U [8] Fou

kde:

Fou Rm b t Lm

0,4  R m  b  t 2  Lm

[N]

ohýbací síla pro U-ohyb mez pevnosti materiálu šířka ohýbaného materiálu tloušťka ohýbaného materiálu rameno ohybu L m  R p  R n  1,2  t





(3.16)

[N] [MPa] [mm] [mm] [mm]

4. VYBRANÉ ZPŮSOBY OHÝBÁNÍ TRUBEK Snahou každého výrobce je ohýbat trubky převážně za studena. Vedou k tomu především ekonomické důvody (zvýšené náklady spojené s ohřevem, čištěním, tepelným zpracováním, nižší produktivita práce). [1] Ohýbání trubek za tepla se provádí především u méně houževnatých materiálů, kdy by došlo k vyčerpání vnitřní přetvárné práce a materiál trubky by praskal. Dalším důvodem pro ohýbání trubek za tepla, je potřeba velkých sil a tím i potřeba velmi rozměrných a silně dimenzovaných strojů. 4.1 Ohýbání navíjením s opěrným trnem Ohýbaná trubka se navleče na trn a upevní se k ohýbacímu segmentu upínacím zařízením. Trn je ve směru své osy stavitelný a je pevně uchycen v kozlíku, aby se po nastavení nemohl pohybovat. Při ohýbání je trubka opřena o opěrnou lištu. [1]

- 22 -

Obr. 4.1 Ohýbání navíjením na segment s opěrným trnem [1] 4.2 Ohýbání navíjením bez trnu Při ohýbání bez trnu je trubka pevně uchycena k ohýbacímu segmentu a při ohýbání je přitlačována k segmentu tvarovým válečkem nebo lištou. Na rozdíl od ohýbání s trnem, kde se otáčí ohýbací segment, u tohoto způsobu ohýbání segment stojí a trubka je k němu přitlačována.[6]

Obr. 4.2 Ohýbání navíjením na segment bez opěrného trnu [1] 4.3 Ohýbání lokální silou Ohýbání lokální silou patří k nejstarším způsobům ohýbání. Trubka je vložena mezi přestavitelné opěrky a tlakovým působením matrice vzniká ohybový moment, který tvaruje trubku. Matrice jsou vyměnitelné podle průměru ohýbaných trubek a podle požadovaného poloměru ohybu. [6]

- 23 -

Obr. 4.3 Ohýbání lokální silou [2] 4.4 Ohýbání zakruţováním Při ohýbání trubek zakružováním dochází k postupnému a plynulému ohýbání trubky mezi hladkými válci. Ohyb je způsoben momentem příčných sil, které vzhledem k trubce mění svá působiště. Spodní hnací válce působí na trubku obvodovou hnací silou F1 a F2 a přítlak trubky je většinou prováděn horním válcem. [6]

Obr. 4.4 Ohýbání zakružováním [1] 4.5 Kombinovaný ohyb s osovou tlakovou silou Při ohýbání trubek za současného tlaku nedochází k výraznému ztenčení stěny trubky. Trubka je upnuta k ohýbacímu segmentu a v tlačném mechanismu, který vyvozuje potřebný tlak a trubka se ohýbá navíjením na segment. Současně při ohýbání dochází k vysokofrekvenčnímu ohřevu v úzce vymezené oblasti trubky. [6]

Obr.4.5 Ohýbání trubky s osovým tlakem a ohřevem [6] - 24 -

4.6 Ohýbání protlačováním za studena Ohýbání krátkých tenkostěnných trubek na velmi ostrý poloměr se úspěšně provádí protlačováním za studena do dělené zápustky s využitím polytanové výplně ve formě kroužků. Trubka je nesena ve směru pohybu trnu. Vznik zvlnění na vnitřním poloměru je potlačen vysokým tlakem polytanu. Tato technologie byla vyvinuta k výrobě leteckých součástí. [6]

Obr. 4.6 Ohýbání protlačováním s využitím výplně [6] 4.7 Ohýbání trubek plněných pískem Ohýbání trubek plněných pískem se provádí za tepla a používá se především pro větší průměry trubek. Trubka se nejčastěji ohýbá na otočných deskách. V desce jsou umístěny otvory pro vložení opěrných čepů a mimo desku je stojan se dvěmi svislými válci, mezi kterými prochází volná větev trubky. Otáčením desky se dosáhne ohýbání kolem vloženého čepu. U větších průměrů trubky se používají pevně zakotvené desky. [1]

Obr. 4.7 Ohýbání trubek plněných pískem na otočném stole [2]

- 25 -

5. SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÍ Ohyb tenkých měděných trubek je i v průmyslové praxi náročný. Dle dostupných informací se provádí ohyb například navíjením s opěrným trnem, obr. 4.1, a nebo se využívá různých speciálních ohýbacích přípravků, typických například pro ohyb do varu U. [1] V případě ohybu tenkostěnné měděné trubky do úhlu 90° stávající ohýbací zařízení by vyžadovalo konstrukční úpravu. Podle zadání bakalářské práce byl navržen přípravek na ohýbání tenkostěnné měděné trubky. Po domluvě s vedoucím bakalářské práce byla zvolena metoda ohýbání protlačováním do dělené zápustky s využitím výplně. Vycházelo se z odborné literatury [6] – Technologie tváření, plošné a objemové tváření, kde je tento postup popsán. Celkem byly navrženy dva přípravky s různými poloměry ohybu.

Obr. 5.1 Ohnutá trubka navíjením na segment s použitím opěrného trnu Ro = 13 mm 5.1 Pouţité materiály pro výrobu navrţených laboratorních přípravků Jednotlivé části přípravků jsou vyrobeny z různých materiálů, které jsou níže popsány. Materiál 11 373 Konstrukční ocel obvyklé jakosti vhodná ke svařování. Použití na jednoduché, méně namáhané, lisované, za studena ohýbané součásti. Mostní, jeřábové a stropní konstrukce namáhané staticky a mírně dynamicky. [11] Materiál 12 050 Konstrukční ocel nelegovaná k zušlechťování, povrchovému kalení. Uklidněná ocel, svařitelnost obtížná. Vhodná na hřídele těžních strojů, turbokompresorů, čerpadel, elektromotorů a dynam, automobilové klikové hřídele, ojnice, páky řízení, závěsy pružin, čepy. [11] Materiál 17 024 Ocel korozivzdorná, chromová, kalitelná, dobře tvárná za tepla a dobře obrobitelná, není vhodná pro svařování. Odolnost proti korozi se zvyšuje dokonalým vyleštěním povrchu. Používá se na nerezavějící součásti odolávající otěru, zředěné kyselině dusičné a některým slabým organickým kyselinám. Je vhodná na výrobu nožů, měřidel, chirurgických nástrojů. [11]

- 26 -

5.2 Parametry ohybu měděné trubky Poměrná tloušťka stěny:

t 0,28   0,03 D 9,6 Poměrný poloměr ohybu:

(5.1)

Poloměr R1

R 1 13   1,35 D 9,6

(5.2)

Poloměr R2

R 2 45,2   4,71 D 9,6

(5.3)

Z výpočtů vyplývá, že výroba ohybu na trubce bude doprovázena některou z vad, které jsou popsané v kapitole 3.6 bakalářské práce.

- 27 -

6. NÁVRH OHÝBACÍHO PŘÍPRAVKU Byly navrženy dva ohýbací přípravky s různými poloměry ohybu R1 a R2. Na každém přípravku byly provedeny experimenty, které byly mezi sebou porovnány. 6.1 Přípravek pro ohýbání trubek s poloměrem ohybu R1 = 13 mm Ohýbací přípravek s vnitřním poloměrem ohybu 13 mm je určen k ohýbání měděných tenkostěnných trubek s úhlem ohybu 90°. Konstrukce nástroje je navržena pro průměr trubky 9,60 mm. Ohýbání probíhá protlačováním do dělené ohýbací zápustky. K tomuto účelu byl použit ruční hydraulický lis WPP 15, kde se pracovní tlak odečítá na manometru a velikost tvářecí síly se stanoví výpočtem.

Obr. 6.1 Přípravek na ohýbání trubky s poloměrem ohybu R1 = 13 mm Popis přípravku: Navržený přípravek se skládá ze tří hlavních částí:  dělená ohýbací zápustka R1 = 13 mm  přímá vodící část  osazený trn pro ohyb měděné trubky Dělená ohýbací zápustka R1 = 13 mm Dělená ohýbací zápustka slouží k vlastnímu ohýbání trubky. Skládá ze dvou polovin, jejichž vzájemná poloha je zajištěna středícím čepem a šroubem M5x20 ČSN EN ISO 4762. Je vyrobena z oceli 12 050.

- 28 -

a)

b)

Obr. 6.2 Dělená ohýbací zápustka R1 = 13 mm a) část I, b) část II Přímá vodící část Tato část přípravku slouží k vedení trubky před vlastním ohybem a současně k vedení osazeného trnu. Přímá vodící část je přišroubována k dělené ohýbací zápustce dvěma šrouby M5x25 ČSN EN ISO 4762 a je vyrobena s oceli 12 050.

a)

b)

Obr. 6.3 Přímá vodící část a) průhledná, b) neprůhledná Osazený trn pro ohyb měděné trubky Osazený lisovací trn slouží k protlačení polotovaru do dělené ohýbací zápustky. Je vyroben z materiálu 17 024.

Obr. 6.4 Osazený trn

- 29 -

6.2

Přípravek pro ohýbání trubek s poloměrem ohybu R2 = 45,2 mm

Ohýbací přípravek s vnitřním poloměrem ohybu 45,2 mm je určen k ohýbání trubek s úhlem ohybu 90°. Konstrukce nástroje je navržena pro průměr trubky 9,60 mm. Ohýbání probíhá protlačováním do dělené ohýbací zápustky. K tomuto účelu byl použit ruční hydraulický lis WPP 15, kde se pracovní tlak odečítá na manometru a tvářecí síla se stanoví výpočtem. Vnitřní poloměr ohybu byl zvolen na základě konzultace s vedoucím bakalářské práce tak, aby poloměr neutrální osy ρ = 5·D.

Obr. 6.5 Přípravek na ohýbání trubky s poloměrem ohybu R1 = 45,2 mm Popis přípravku: Navržený přípravek se skládá ze čtyř hlavních částí:  dělená ohýbací zápustka R2 = 45,2 mm  přímá vodící část  osazený trn pro ohyb měděné trubky  základová deska Dělená ohýbací zápustka R2 = 45,2 mm Dělená ohýbací zápustka slouží k vlastnímu ohýbání trubky. Skládá ze dvou polovin, jejichž vzájemná poloha je zajištěna středícím čepem a dvěma šrouby M8x20 ČSN EN ISO 4762. Kvůli stabilitě celého přípravku je přišroubovaná k základové desce. Je vyrobena z oceli 12 050.

- 30 -

a)

b)

Obr. 6.6 Dělená ohýbací zápustka R2 = 45,2 mm a) část I, b) část II Přímá vodící část Přímá vodící část slouží k vedení trubky před vlastním ohybem a současně k vedení osazeného trnu. Tato část je k dělené ohýbací zápustce přišroubovaná dvěma šrouby M6x80 ČSN EN ISO 4762. Je vyrobena z oceli 12 050.

a)

b)

Obr. 6.7 Přímá vodící část a) průhledná, b) neprůhledná Osazený trn pro ohyb měděné trubky Osazený lisovací trn slouží k protlačení polotovaru do dělené ohýbací zápustky. Je vyroben z materiálu 17 024.

Obr. 6.8 Osazený trn - 31 -

Základová deska Základová deska zajišťuje stabilitu přípravku a je přišroubována k dělené ohýbací zápustce dvěma šrouby M6x10 ČSN EN ISO 4762. Je vyrobena z oceli 11 373 tažené za studena.

Obr. 6.9 Základová deska

7. POPIS JEDNOTLIVÝCH ZPŮSOBŮ OHÝBÁNÍ TRUBKY Ve spolupráci s firmou ARTECO s.r.o. byly ohýbány měděné trubky a to ve více variantách. K provedení ohybů byl použit ruční hydraulický lis a mazivo Würth HHS 2000. Při každém pokusu byla použita jiná výplň trubky, která zajišťovala stabilitu stěny polotovaru proti zvlnění. 7.1 Výběr tvářecího stroje Všechny pokusy byly provedeny pomocí ručního hydraulického lisu WPP15 s ruční pumpou osazeného manometrem, kde se odečítal tlak, potřebný pro ohyb trubky v dělené ohýbací zápustce navrženého přípravku.

Obr. 7.1 Ruční hydraulický lis WPP 15 - 32 -

Parametr

Hodnota

Jednotka

Maximální lisovací síla 150000 Hmotnost 150 Výška 1930 Šířka bez pumpy 730 Hloubka 650 Vnitřní průchozí šířka 550 Hloubka stojanu 170 Minimální průchozí výška 85 Maximální průchozí výška 950 Zdvih pístu 160 Šířka včetně pumpy 920 Průměr lisovníku d 45 Tab. 7.1 Technické údaje hydraulického lisu WPP 15

[N] [kg] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm]

7.2 Výběr maziva Ke snížení ohýbací síly a ke zkvalitnění povrchu ohýbané trubky byl použit speciální mazací prostředek odolný vůči vysokým tlakům Würth HHS 2000. Ostatní mazací prostředky (strojní olej, mazací tuky, měděná pasta), které byly zkoušeny, vykazovaly v pokusech horší mazací vlastnosti → vyšší lisovací síla. 7.3 Výběr materiálu ohýbané trubky Pro ohýbání byla zvolena tenkostěnná měděná trubka o vnějším průměru 9,6 mm a tloušťce stěny 0,28 mm.

Standard

Cuproclima

Materiál

měděné (+Ag) [%]

P [%]

měděnémin. 99,90 0,015-0,040 max. 0,001 DHP Tab. 7.2 Chemické složení měděné trubky

Mechanické vlastnosti měděné trubky:     

Bi [%]

mez kluzu mez pevnosti v tahu min. tažnost min. průměrná velikost zrna lehce žíhaný

Rp 0,2 = 40-90 MPa Rm = 220 MPa A = 45 % 0,015-0,035 mm

- 33 -

Pb [%]

max. 0,003

7.4 Pouţité způsoby ohýbání při experimentu Pro ohýbání trubek byly zvoleny následující postupy, na základě kterých byly posouzeny nejvhodnější způsoby ohýbání z hlediska deformace materiálu a z hlediska kvality ohybu provedených na obou přípravcích.  Ohýbání bez použití výplně  Ohýbání s vloženou pružinou  Ohýbání s vloženou trojhrannou tyčí  Ohýbání trubky vylité roztaveným kovem 7.4.1 Ohýbání bez pouţití výplně Poloměr ohybu R1 = 13 mm Vnitřní poloměr stěny trubky je výrazně zvlněn. Na vnějším poloměru ohybu dochází ke zploštění průřezu trubky. Průřez ohnuté trubky je zdeformovaný. Tento poloměr použitým způsobem nelze ohýbat.

Obr. 7.2 Ohnutá trubka bez výplně R1 = 13 mm Poloměr ohybu R2 = 45,2 mm Při ohýbání trubky dochází na vnitřní straně ohybu ke zvlnění, které je částečně pravidelné. Vnější poloměr ohybu je bez defektu. Toto zvlnění omezuje světlost trubky a proto nelze tento způsob ohýbání doporučit.

Obr. 7.3 Ohnutá trubka bez výplně R2 = 45,2 mm 7.4.2 Ohýbání s vloţenou pruţinou Pružina byla vyrobena z materiálu 12 090 navinutím na soustruhu. Vnější průměr pružiny byl navinut o 0,2 mm větší, než je vnitřní průměr ohýbané trubky. Pružina se musela do ohýbaného polotovaru našroubovat, čímž vzniklo předpětí pružiny v trubce. Výhody použití pružiny spočívají v tom, že výroba pružiny je levná a dá se opakovaně použít. Nedochází k tepelnému ovlivnění materiálu ohýbané trubky.

Obr. 7.4 Navinutá pružina - 34 -

Poloměr ohybu R1 = 13 mm Při ohýbání vzniká na vnitřním poloměru ohybu zvlnění, které částečně kopíruje vloženou pružinu. Na vnějším poloměru došlo vlivem překročení meze pevnosti v tahu k prasknutí stěny a k jejímu znehodnocení, proto nelze tento způsob ohýbání pro takto malé poloměry použít.

Obr. 7.5 Ohnutá trubka s vloženou pružinou R1 = 13 mm Poloměr ohybu R2 =45,2 mm U většího poloměru ohybu došlo na vnitřním okraji k mírnému pravidelnému zvlnění, pravidelné zvlnění je způsobeno tím, že vnitřní okraj má tendenci se zbortit směrem dovnitř, čemuž vložená pružina brání. Pružina se působením trubky mírně zdeformuje a ve vzniklém prostoru se realizuje mírné, pravidelné zvlnění.

Obr. 7.6 Ohnutá trubka s vloženou pružinou R2 = 45,2 mm 7.4.3 Ohýbání s vloţenou trojhrannou tyčí Trojhranná tyč byla vyrobena soustružením na univerzálním soustruhu SUI 32 v toleranci f9 vůči vnitřnímu průměru polotovaru z odlitého polotovaru, který je používán k měkkému pájení. Jedná se o slitinu cínu s olovem v poměru 60:40.Tyč byla do trubky vložena vrcholem trojhranu k vnitřnímu poloměru ohybu. Poloměr ohybu R1 = 13 mm Trubka je na vnitřním poloměru silně zvlněná. Na vnějším poloměru došlo ke změně ovality trubky. Při protlačování této upravené trubky přípravkem bylo tření na plášti trubky tak velké, že došlo k podélnému posunu materiálu trubky vůči výplni a dokonce „vytečení“ materiálu proti směru protlačování.

Obr. 7.7 Ohnutá trubka s vloženou trojhrannou tyčí R1 = 13 mm

- 35 -

Poloměr ohybu R2 =45,2 mm Zvlnění na vnitřním poloměru není příliš výrazné a vnější poloměr ohybu je bez poškození. Tento způsob ohýbání by se dal využít, ale nevýhodou je náročnost ohýbání a tepelné ovlivnění materiálu při odstranění výplně. Kvalita ohnuté trubky je do jisté míry srovnatelná s ohýbáním s vloženou pružinou, pouze s tím rozdílem, že zvlnění je hustější a méně výrazné.

Obr. 7.8 Ohnutá trubka s vloženou trojhrannou tyčí R2 = 45,2 mm 7.4.4 Ohýbání trubky vylité roztaveným kovem Trubka byla vylita slitinou cínu s olovem v poměru 60:40, takže již před provedením ohybu byla trubka tepelně ovlivněna. Poloměr ohybu R1 = 13 mm Trubka je na vnitřním poloměru mírně zvlněná. Zvlnění se projevilo i na přímé části trubky. Vnější poloměr ohybu je bez defektu.

Obr. 7.9 Ohnutá trubka s výplní z roztaveného kovu R1 = 13 mm Poloměr ohybu R2 =45,2 mm Zvlnění na vnitřním poloměru je pravidelné a ze všech použitých výplní je nejméně výrazné. Vnější poloměr ohybu je bez poškození. Tento způsob ohýbání by se dal využít, ale nevýhodou je náročnost ohýbání a tepelné ovlivnění materiálu při odstranění výplně.

Obr. 7.10 Ohnutá trubka s výplní z roztaveného kovu R2 = 45,2 mm 7.5 Pouţitá síla při ohýbání Při ohýbání trubek pomocí ručního hydraulického lisu WPP15 byly odečítány hodnoty tlaku z manometru, kterým je tento lis vybaven. Ohýbací síla byla stanovena výpočtem. U ohybů bez použití výplně a u ohybu s vloženou pružinou (R2) byl tvářecí tlak neměřitelný. - 36 -

Fo  p o  Sl

[N]

Fo ohýbací síla po ohýbací tlak Sl plocha lisovníku Sl = π · d² / 4 d průměr lisovníku 2  d   0,045 2 Sl    1,59  10 3 m 2 4 4

kde:

(6.1)

[N] [Pa] [m²] [m] (6.2)

Proti ohýbané trubce působí navíc třecí síla, která je eliminována dostatečným množstvím navrženého maziva Würth HHS 2000. Naměřená hodnota Přepočítaná hodnota [MPa] [N] Bez použití výplně neměřitelné odhad 700 N Pružina 2,5 3975 N Trojhranná tyč 11,5 18285 N Roztavený kov 36 57240 N Tab. 7.3 Hodnoty ohýbací síly u poloměru ohybu R1 = 13 mm Druh výplně

Naměřená hodnota Přepočítaná hodnota [MPa] [N] Bez použití výplně neměřitelné odhad 200 N Pružina neměřitelné odhad 500 N Trojhranná tyč 1,5 2385 N Roztavený kov 5 7950 N Tab. 7.4 Hodnoty ohýbací síly u poloměru ohybu R2 = 45,2 mm Druh výplně

7.6 Průběh tvrdosti na povrchu měděné trubky Při tváření za studena dochází ke zpevnění materiálu, což se projeví zvýšením tvrdosti. U ohybu s vloženou trojhrannou tyčí byly změřeny hodnoty tvrdosti materiálu před vlastním ohýbáním a po ohybu. Měření tvrdosti měděné trubky bylo provedeno ve spolupráci s Ústavem strojírenské technologie v laboratoři měření tvrdosti. Byl použit tvrdoměr ZWICK 32 12 s použitým programem TEST EXPERT a za použití japonské kamery CCD Camera – TK 4588 A4. Nastavená optika byla 10:1. Vzdálenost jednotlivých míst měření je 10 mm.

Obr. 7.11 Místa měření průběhu tvrdosti na povrchu přímé měděné trubky

- 37 -

Místo měření

1

2

8

9

10

HV1

64

64 65 64 69 69 71 70 Tab. 7.5 Průběh tvrdosti na povrchu přímé trubky

70

69

3

4

5

6

7

Obr. 7.12 Místa měření průběhu tvrdosti na povrchu ohnuté měděné trubky

Místo měření

1

HV1

68

2

3

4

5

6

7

8

72 74 74 74 83 99 82 Tab. 7.6 Průběh tvrdosti na povrchu trubky po ohybu

9

10

106

102

tvrdost [HV1]

Průběh tvrdosti na povrch Cu trubky 120 100 80 Přímá trubka

60

Trubka po ohybu

40 20 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

místa měření [mm]

Obr. 7.13 Graficky znázorněný průběh tvrdosti na povrchu měděné trubky Z naměřených hodnot a z grafu je patrné, že po ohnutí došlo ke zvýšení tvrdosti materiálu trubky. - 38 -

8. ZÁVĚR Výsledkem řešení dle zadané bakalářské práce je navržený ohýbací přípravek ke zhotovení ohybu do tvaru V s vnitřním úhlem ohybu 90°. Byly navrženy a realizovány dvě konstrukční řešení pro vnitřní poloměry ohybu R1 = 13 mm a R2 = 45,2 mm a provedeny experimenty. Ohyb trubky je prováděn protlačováním trubky dělenou ohýbací zápustkou. V první části experimentu byly ohnuty trubky bez použití výplně. Výhodou tohoto postupu byla malá ohýbací síla a nenáročnost přípravy polotovaru před vlastním ohybem. Výsledky experimentu s takto navrženým ohýbacím přípravkem prokázaly nemožnost zhotovení kvalitního ohybu z tenkostěnné měděné trubky o průměru 9,6 mm a tloušťce stěny t = 0,28 mm bez použití vnitřní výplně s výše uvedenými poloměry ohybu. V druhé části experimentu byly použity výplně z navinuté pružiny, dále výplně z nízkotavitelné slitiny typu SnPb (60% Sn, 40% Pb) trojúhelníkového průřezu a kruhového průřezu. Výplň tvaru kruhového a trojúhelníkového průřezu nemá vliv na kvalitu vnitřního ohybu z hlediska zvlnění, ale při realizaci dochází k tepelnému ovlivnění trubky a vlastní příprava ohybu je časově náročná. Další nevýhodou je větší ohýbací síla. Všechny experimenty byly provedeny pomocí ručního hydraulického lisu WPP15 s ruční pumpou osazeného manometrem, kde se odečítal tlak potřebný pro ohyb trubky v dělené ohýbací zápustce navrženého přípravku. Kvalitu zvlnění rovněž ovlivňuje z procesních parametrů především tření vnějšího průměru trubky o vnitřní stěnu ohýbacího přípravku, což vyžaduje optimální volbu maziva, která nebyla řešením bakalářské práci. V rámci experimentu byla měřena tvrdost na povrchu měděné trubky po celé její délce před a po ohybu. K mírnému nárůstu tvrdosti dochází po celé délce ohýbání trubky a největší nárůst tvrdosti byl zjištěn v ohnuté části trubky. Nárůst tvrdosti ohnuté trubky činil oproti výchozímu stavu 34 HV1, což je 34,7%.

- 39 -

SEZNAM POUŢITÝCH ZDROJŮ [1]

VÍTEK, Antonín. Ohýbání trubek. Vyd. 1. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1966. 159 s. 223202a.

[2]

ELFMARK, Jiří. Tváření kovů. Vyd. 1. Praha: Nakladatelství technické literatury, 1992. 524 s. ISBN 80-03-00651-1.

[3]

BOLJANOVIC, Vukota. Sheet Metal Forming Processes and Die Design. 1.st. ed. New York: Industrial Press. 2004. 219p. ISBN 0-8311-3182-9

[4]

DVOŘÁK, Milan, et al. Technologie II. 3. doplňkové vydání. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2004. 238 s. ISBN 80-214-2683-7.

[5]

LENFELD, Petr. Technologie II [online]. Liberec: 2011 [cit. 2011-03-12]. Technologie plošného tváření - ohýbání. Dostupné z WWW: .

[6]

DVOŘÁK, Milan; František, GAJDOŠ; Karel, NOVOTNÝ. Technologie tváření: Plošné a objemové tváření. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2003. 169 s. ISBN 80-214-2340-4.

[7]

DVOŘÁK, Milan; Michaela, MAREČKOVÁ. Technologie tváření: Studijní opory pro kombinované studium I. stupeň,2. ročník. Brno: [s.n.], 2006. 76 s. Dostupné z WWW: .

[8]

FOREJT, Milan; Miroslav, PÍŠKA. Teorie obrábění, tváření a nástroje. 1. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2006. 225 s. ISBN 80-214-2374-9.

[9]

MATOUŠEK, Karel; Radko, SAMEK; Kamil, PODANÝ. Analýza změn průřezového tvaru a mechanismu ohybu trubek čtvercového průřezu. Kovárenství. Září 2010, 38, s. 100. Dostupný také z WWW: <www.kovarenstvi.cz>. ISSN 1213-9289.

[10]

ČSN 227340. Tvářecí nástroje. Ohýbadla. Všeobecné požadavky na konstrukci a výpočet. Praha : Český normalizační institut, 1990. 12 s.

[11]

Hanzal-naradi.cz [online]. 2007 [cit. 2011-05-15]. Hanzal nářadí-stroje. Dostupné z WWW: .

[12]

ŘASA, Jaroslav; Josef, ŠVERCL. Strojnické tabulky 2: Pro školu a praxi. 1. vyd. Brno: SCIENTIA, 2007. 586 s. ISBN 978-80-86960-20-3.

SEZNAM POUŢITÝCH SYMBOLŮ Symbol A D E Fo Fov Fou Ko Lv Lm NP R Re Rm Rmin Rmax Rn Ro Rp Rr R1 R2 Sl 1a, 1b 2a, 2b a b b1 c d k l m, n po t to zr zz ∆x x β εc

π ρ

φ

Legenda Tažnost Vnější průměr trubky Modul pružnosti v tahu Ohýbací síla Ohýbací síla pro V-ohyb Ohýbací síla pro U-ohyb Koeficient ovality Vzdálenost mezi opěrami ohybnice Rameno ohybu Neutrální plocha Vnější poloměr ohybu Mez kluzu materiálu Mez pevnosti v tahu Minimální poloměr ohybu Maximální poloměr ohybu Poloměr ohybnice Vnitřní poloměr ohybu Poloměr ohybníku Vnitřní poloměr trubky před odpružením Poloměr ohybu navrženého přípravku R1 = 13 mm Poloměr ohybu navrženého přípravku R2 = 45,2 mm Plocha lisovníku Oblast pružné deformace kolem NP Oblast plastické deformace Délka přímé části neutrální plochy Šířka ohýbaného materiálu Šířka materiálu po ohnutí Součinitel c pro výpočet ohýbací síly Průměr lisovníku Součinitel určující polohu neutrální plochy Délka oblouku neutrální plochy Součinitelé zahrnující mechanické vlastnosti materiálu ohýbané trubky Ohýbací tlak Tloušťka ohýbaného materiálu (tloušťka stěny trubky před ohybem) Tloušťka stěny trubky po ohybu Součinitel rozšíření Součinitel ztenčení Velikost posunutí neutrální plochy Součinitel posunutí neutrální plochy Úhel odpružení Mezní prodloužení Ludolfovo číslo Poloměr neutrální plochy Úhel ohnutého úseku

Jednotka [%] [mm] [MPa] [N] [N] [N] [%] [mm] [mm] [-] [mm] [MPa] [MPa] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [m²] [-] [-] [mm] [mm] [mm] [-] [m] [-] [mm] [-] [Pa] [mm] [mm] [-] [-] [mm] [-] [°] [mm] [-] [mm] [°]

SEZNAM PŘÍLOH PŘÍLOHA 1 – Tabulka součinitelů n a m pro výpočet zpětného odpružení PŘÍLOHA 2 – Fotodokumentace PŘÍLOHA 3 – Výkresová dokumentace ohýbacího přípravku (poloměr ohybu R1 = 13 mm) Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres sestavy

DĚLENÁ OHÝBACÍ ZÁPUSTKA ČÁST I DĚLENÁ OHÝBACÍ ZÁPUSTKA ČÁST II PŘÍMÁ VODÍCÍ ČÁST OSAZENÝ TRN STŘEDÍCÍ ČEP OHÝBACÍ PŘÍRAVEK

3-K1-3/1 3-K1-3/2 4-K1-3/3 4-K1-3/4 4-K1-3/5 2-K1-3/6

PŘÍLOHA 4 – Výkresová dokumentace ohýbacího přípravku (poloměr ohybu R2 = 45,2 mm) Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres součásti Výkres sestavy

DĚLENÁ OHÝBACÍ ZÁPUSTKA ČÁST I DĚLENÁ OHÝBACÍ ZÁPUSTKA ČÁST II PŘÍMÁ VODÍCÍ ČÁST OSAZENÝ TRN ZÁKLADOVÁ DESKA STŘEDÍCÍ ČEP OHÝBACÍ PŘÍRAVEK

2-K1-3/7 2-K1-3/8 4-K1-3/9 4-K1-3/10 4-K1-3/11 4-K1-3/12 2-K1-3/13

PŘÍLOHA 1 Tabulka součinitelů n a m pro výpočet zpětného odpružení Trubka Průměr Tloušťka D stěny t 6 8 10 12 15 18 20 20 22 30 30

1 1 1 1 1 1 1,5 1 1 1,5 1

Ocel ČSN 19 436

Ocel ČSN 17 246

n

n

0,9921 0,99194 0,9918 0,9918 0,9918 0,9917 0,9918 0,9918 0,9917 0,9918 0,9918

m 0,00081 0,00060 0,00045 0,00039 0,00030 0,00022 0,000225 0,000221 0,000204 0,000147 0,000144

0,9858 0,9856 0,9856 0,9855 0,9855 -

m 0,000996 0,00069 0,00064 0,00045 0,00036 -

PŘÍLOHA 2/1 Fotografie navrženého ohýbacího přípravku s poloměrem ohybu R1 = 13 mm

PŘÍLOHA 2/2 Fotografie navrženého ohýbacího přípravku s poloměrem ohybu R2 = 45,2 mm

PŘÍLOHA 2/3 Fotografie navrženého ohýbacího přípravku s poloměrem ohybu R2 = 45,2 mm